Ультразвуковой микроскоп научили «видеть» живые клетки

Большинство существующих методов визуализации микрообъектов основаны на технике оптической микроскопии. Несмотря на высокую разрешающую способность, эти методы не подходят для наблюдения за живыми организмами. Причиной тому служит фотоповреждение клеток из-за «бомбардировки» фотонами с короткой длиной волны и флуоресцентными метками. Кроме того, трудность представляет стабилизация разрешения при рассмотрении динамических систем.

В качестве альтернативы оптическим выступают акустические методы, например сканирующая акустическая (SAM) и фотоакустическая (PAM) микроскопия. Однако и они обладают недостатками: недостаточным разрешением или токсичностью. В новой работе ученые из Ноттингемского университета представили безопасную технику микроскопии на основе акустических фононов — квазичастиц, которые характеризуются звуковыми колебаниями кристаллической решетки.

Система испытывалась на живых фибробластах мышей. Образцы помещались в раствор с флуоресцирующим веществом (йодид пропидия) на сапфиоровой подложке и облучались фононами с длиной волны 280 нанометров. Результаты показали, что при мощности, идентичной для аналогов, новый метод позволяет в 15 раз сократить интенсивность лазерного пучка для достижения более высокого разрешения. При этом флуоресцент не влиял на жизнеспособность клеток.

По мнению авторов, их система способна конкурировать даже с микроскопией плоскостного освещения, за разработку которой ее авторы в 2014 году получили Нобелевскую премию по химии. Обладая сопоставимой разрешающей способностью, она при этом относительно безопасна для живых организмов и может использоваться, например, для изучения стволовых клеток. Поскольку техника безвредна, такие клетки могут затем трансплантироваться реципиенту.